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Un télescope lunaire pourrait-il révéler les toutes premières étoiles de l’Univers ?

Crédits : Hubble / NASA / ESA

Une équipe d’astronomes propose de construire un énorme télescope à miroir liquide directement sur la Lune. Le but : observer les toutes premières étoiles de l’Univers.

Les étoiles de Population III sont les premières étoiles de l’Univers, formées quelques centaines de millions d’années après le Big Bang. À l’époque, ces objets ne se composaient que des éléments primordiaux, à savoir de l’hydrogène, de l’hélium et du lithium. Des éléments plus lourds ont ensuite été forgés dans les noyaux de ces premières étoiles et de leurs descendantes. À quoi ressemblaient ces toutes premières étoiles, et comment ont-elles affecté le reste de l’Univers ?

Pour le savoir, encore faut-il pouvoir les trouver. Certes, plusieurs grands observatoires à venir seront capables de scruter l’Univers comme jamais. Le James Webb Telescope (JWST) est probablement le plus attendu. Néanmoins, même cet instrument – aussi puissant soit-il – aura toutes les peines du monde à repérer ces premières étoiles, dont les lueurs sont aujourd’hui incroyablement faibles.

Un miroir liquide sur la Lune

Pour surmonter ces défis, une équipe d’astronomes propose d’installer un télescope sur la Lune. L’idée ne date pas d’hier. En réalité, elle a déjà été proposée en 2008 par une équipe de l’Université d’Arizona. La Nasa avait alors étudié le concept, pour finalement l’abandonner en raison du manque de science pertinente liée aux étoiles de Population III.

Ceci dit, un observatoire sur la Lune serait capable de scruter l’espace sans être gêné par les effets atmosphériques et la pollution lumineuse terrestre. Dans leur étude, les chercheurs proposent la conception d’un télescope à miroir liquide, une solution plus légère et plus abordable en termes de transport qu’un miroir en verre.

Physiquement, imaginez une fine couche d’environ un demi à 1 mm de mercure placée dans un récipient parabolique en rotation. Soumis à une certaine rotation savamment calculée – où s’équilibrent l’énergie potentielle de la gravité et la dynamique de rotation – le liquide épouse alors la forme de la surface, et aucune molécule du liquide ne bouge par rapport à aucune autre. Vous obtenez alors un miroir quasi parfait.

Placé au pôle nord ou sud de la Lune, au fond d’un cratère, ce miroir devrait mesurer au moins cent mètres de diamètre, estiment les chercheurs. Le télescope serait également autonome, alimenté par une centrale solaire située à proximité. Les données seraient alors transmises à un orbiteur lunaire qui se chargerait ensuite de les transmettre vers la Terre.

lune télescope
Image conceptuelle d’un télescope à miroir liquide installé sur la Lune. Celui proposé par les auteurs de l’étude serait au moins cinq fois plus grand. Crédits : RogerAngel et al./Université d’Arizona

Un radiotélescope déjà dans les papiers

Cet “Ultimate Large Telescope”, comme le surnomment les auteurs de l’étude, fixerait alors son objectif sur une seule parcelle de ciel pour absorber autant de lumière que possible. Ces premières étoiles devraient alors pouvoir être détectables sous la forme de “mini-halos”. Notez que pour l’heure, ce n’est qu’une idée sur le papier. Les auteurs admettent également que la poussière lunaire pourrait être un obstacle majeur à ce type de projet.

Enfin, rappelons que n’est pas la Nasa songe déjà à transformer un cratère lunaire en radiotélescope dans le programme Innovative Advanced Concepts (NIAC) de l’agence américaine. Un tel instrument pourrait effectivement permettre d’énormes découvertes scientifiques dans le domaine de la cosmologie, en recueillant des données encore inexploitées sur l’Univers primitif.